米波段DBF體制雷達數(shù)字接收機的實現(xiàn)

引言
米波雷達作用距離遠、成本低，并且具有較好的反隱身和抗反輻射導彈的能力，是對空情報雷達重點發(fā)展的方向之一[1]。采用DBF體制的雷達，引入空間信號處理技術，易于實現(xiàn)低副瓣波束和自適應零點，能夠改善傳統(tǒng)體制米波雷達在測量方位精度、抗干擾能力等方面固有的缺點；它能實現(xiàn)同時多波束提高數(shù)據(jù)率，并且波束控制靈活方便，具有很強電子戰(zhàn)能力。
在米波段DBF體制雷達中采用數(shù)字接收機，可以直接射頻采樣實現(xiàn)軟件雷達，大幅度減少接收前端的設備量，并具有模擬接收機不可比擬的穩(wěn)定性。本文提出一種基于CPCI總線的數(shù)字接收機，它由多塊單板完成10通道數(shù)字接收的板卡－TDRB0、用于實時存儲數(shù)字接收后數(shù)據(jù)的SCSI磁盤陣列、提供各種時序的內(nèi)定時控制板和連接它們的二次底板組成，并由上位機軟件加載多塊板卡的程序，并保證多個數(shù)字接收通道之間采樣的數(shù)據(jù)保持同步。
1 系統(tǒng)及其要求
由于米波段無線電波的頻率較高，這就要求數(shù)字接收機的模擬信號輸入頻帶較寬，能夠達到300Mhz左右的帶寬，使之能夠直接射頻采樣雷達回波；由于空情雷達十分重視對遠距離小目標的檢測，這就要求數(shù)字接收機要具有很高的動態(tài)范圍，提高微弱目標回波信號的信噪比；對于DBF體制雷達，就要求數(shù)字接收機不僅具有多通道同時同步工作的能力，還要求每個數(shù)字接收通道具有較強的相似性，并具有幅相校正能力；可達幾十路甚至上百路的通道數(shù)目，也對系統(tǒng)集成度提出了較高要求，同時通用化、模塊化的設計也有利于系統(tǒng)的可擴展性、可靠性和可維護性。
數(shù)字接收機在整個雷達系統(tǒng)中所處的位置如下圖所示。頻綜提供給數(shù)字接收機采樣時鐘，接收前端把天線接收下來的信號經(jīng)過多級濾波放大后送給數(shù)字接收機。數(shù)字接收機再把經(jīng)過ADC和數(shù)字下變頻、脈壓之后的數(shù)據(jù)傳給信號處理機。


2 數(shù)字接收機的設計和實現(xiàn)
2.1 單塊數(shù)字接收板硬件的設計
數(shù)字接收機的主要功能模塊為單板完成10通道數(shù)字接收的板卡－TDRB0。TDRB0是基于CPCI總線的標準6U板卡，其單板總體框圖如圖2所示。
為了直接射頻采樣米波段電波并適應錯綜復雜的電磁環(huán)境，數(shù)字接收機需要很高的工作帶寬和大的動態(tài)范圍。這就要求，輸入給ADC信號的帶寬很寬，以及在很寬的帶寬內(nèi)還具有很低的噪聲電平，因此對ADC模塊電路的設計要非常小心。TDRB0采用了AD6645作為模數(shù)轉換器件。AD6645采樣率范圍在30～105Mhz，量化位數(shù)14bit，輸入信號帶寬270Mhz，單片集成了采保電路和電壓參考電路，為設計提供了方便。